Công nghệ sản xuất phân supe phốt phát và các chất thải đặc trưng kèm theo nguồn gốc của chúng trong công nghệ này

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường
Tiểu luận môn học : Những quá trình sản xuất cơ bản
Đề tài :
Công nghệ sản xuất phân supe phốt phát và các chất thải đặc trưng kèm
theo nguồn gốc của chúng trong công nghệ này.
Tài liệu thảm khảo :
1. Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ, nxb Bách Khoa – Hà Nội, tác giả :
La Văn Bình, Trần Thị Hiển
2. Kỹ thuật hóa học II , chủ biên (Trí Hào)
3. Thời báo kinh tế Việt Nam
4. Cổng thông tin trực tuyến của Tập đoàn hóa chất Việt Nam :
/>Nhóm tiểu luận 8 – lớp Kĩ thuật môi trường K54:
Nguyễn Chí Thành (nhóm trưởng)
Lưu Thị Bắc Giang
Bùi Thanh Sơn
Vũ Quốc Hoàn
Mục lục
A. PHẦN MỞ ĐẦU……………………………………………2
B. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG
TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
SUPE PHỐT PHÁT…………….…………………………… 3
C. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SUPE PHỐT PHÁT……… 6
D. NHẬN XÉT CHUNG………………………………………19
2
A. PHẦN MỞ ĐẦU
Việt Nam là một đất nước lấy nông nghiệp là ngành sản xuất mũi nhọn.
Tính đến năm 2009, nông nghiệp vẫn chiếm hơn 70% tỷ trọng trong nền kinh tế
cả nước. Vì vậy trong công cuộc phát triển đất nước thì phát triển ngành nông
nghiệp là mục tiêu quan trọng hàng đầu.
Hiện nay , Việt Nam đang phát triển nông nghiệp theo hướng thâm canh

hướng đến việc nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp không chỉ cho tiêu
dùng trong nước mà còn xuất khẩu ra nước ngoài. Và đi cùng với sự phát triển
của ngành nông nghiệp chính là ngành công nghiệp sản xuất phân bón.
Sau đây là nhu cầu phân bón của một số loại cây trồng :
Cây trồng Urê (kg/ha) Supelân(kg/ha) HCl(kg/ha)
Lúa 130 200 50
Khoai tây 260 300 225
Cà chua 410 450 210
Bắp cải 240 325 275
Cà phê 200 500 100
Chè 312 355 103
Cao su 4 năm 160 270 43
Các loại cây trồng từ cây lương thực ( lúa) hay cây công nghiệp ( cà phê,
chè , cao su) đến cây thực phẩm ( bắp cải , cà chua) lượng phân bón cần nhiều
nhất là supe lân( supe phốt phát) làm cho cây trồng có tốc độ phát triển nhanh và
chất lượng tốt.
Supe phốt phát được sản xuất trực tiếp từ quặng phốt phát và axít sunfuric.
Quặng phốt phát là khoáng vật tự nhiên có sẵn tại Việt Nam, tiêu biểu như mỏ
apatit ở Lào Cai có trữ lượng 811 triệu tấn, ngoài ra còn khoảng 50 triệu tấn rải
rác tại các khu vực trên cả nước. Vì vậy việc sản xuất supe phốt phát ở nước ta
có thuận lợi to lớn về nguồn cung nguyên liệu. Công nghệ sản xuất tại các nhà
máy trong nước cũng không ngừng được cải tiến và nâng cấp.
3
Trên thế giới, công nghệ sán xuất phân supe cũng dựa trên các nguồn
quặng phốt phát và các nguyên liệu để sản xuất axít sunfuric. Nhưng còn tùy
thuộc vào công nghệ sản xuất mà ngành công nghiệp sản xuất phân supe phốt
phát ở mỗi nước trên thế giới có sự phát triển khác nhau. Trung Quốc và Ấn Độ
là hai cường quốc trong ngành công nghiệp sản xuất phân supe phốt phát , tuy
nhiên Mỹ vẫn là quốc gia đứng đầu với hai loại phân bón ĐAP và supe phốt
phát.

Việt Nam trong những năm gần đây cũng đã đẩy mạnh việc phát triển
công nghiệp sản xuất phân bón, đặc biệt là phân supe phốt phát. Khả năng sản
xuất phân supe phốt phát của nước ta năm 2009 là 1,1 triệu tấn [3] trong đó hai
nhà máy lớn nhất nước ta là Công ty supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao ở
miền Bắc đạt sản lượng 900 000 tấn[3] và Nhà máy Lâm Thành trực thuộc Công
ty phân bón miền Nam đạt 200 000 tấn[3].Tính đến ngày 28 tháng 1 năm 2009,
cả nước ta có gần 500 cơ sở, công ty, xí nghiệp sản xuất phân bón, 50 nhà nhập
khẩu, 30 văn phòng đại diện kinh doan phân bón nước ngoài đặt tại Việt Nam.
Những con số này nói lên ngành phân bón Việt Nam đang phát triển và sản xuất
phân supe phốt phát là một phần không thể thiếu của công nghiệp Việt Nam.
B. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT SUPE PHỐT PHÁT
1. Quặng Apatit
Apatit là một nhóm các khoáng vật phosphat bao gồm hidroxylapatit,
floroapatit và cloroapatit. Các loại apatit này được gọi tên do trong thành phần
tinh thể của chúng có chứa các ion OH
-
, F
-
và Cl
-
. Công thức chung của apatit
thường được biểu diễn theo dạng nhóm thành phần như Ca
5
(PO
4
)
3
(OH, F, Cl),
hoặc theo công thức riêng của từng loại khoáng vật riêng lẻ tương ứng như:

Ca
5
(PO
4
)
3
(OH), Ca
5
(PO
4
)
3
F và Ca
5
(PO
4
)
3
Cl.
*Yêu cầu quặng cho quá trình [1, trang 44]
- Thành phần của quặng đưa vào sản xuất supe phải đảm bảo yêu cầu tạp
chất thấp, hàm lượng P
2
O
5
cao.
- Cỡ hạt của quặng đảm bảo đạt lọt sàng 0,15mm hoặc nhỏ hơn
- Độ ẩm không quá cao ( <1% )
Trước đây để sản xuất phân supe phốt phát đơn, phải sử dụng loại quặng
apatit có hàm lượng P

2
O
5
lớn hơn 33%[4]. Nhưng đến thời điểm này thì chúng ta
4
đã có thể sản xuất phân supe phốt phát từ loại apatit có hàm lượng P
2
O
5
từ 32% -
33%, độ ẩm 18% – 22%. Ở nước ta hiện nay đang sản xuất supe phốt phát từ
quặng apatit loại I với hàm lượng P
2
O
5
31% -32% và tinh quặng tuyển với chất
lượng lớn hơn 32% P
2
O
5.
Trước đây đôi khi cũng đã dùng quặng apatit chứa
khoảng 30% P
2
O
5
trong sản xuất supe phốt phát. Sản xuất supe phốtphát từ loại
quặng này sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm và nếu không thay đổi một số biện
pháp kỹ thuật, sẽ gặp nhiều khó khăn trong khâu vận hành sản xuất.

Hiện nay, nguồn cung cấp chủ yếu apatit cho sản xuất phân supe phốt phát

ở nước ta là mỏ apatit Lào Cai. Quặng apatit Lào Cai giàu hàm lượng P
2
O
5
được
nhà máy Supe Phốt phát và hóa chất Lâm Thao sử dụng để sản xuất phân bón.
Loại có hàm lượng P
2
O
5
nghèo hơn được sử dụng để làm phân lân nung chảy và
loại quặng nghèo có hàm lượng P
2
O
5
dưới 18% được sử dụng để tuyển nổi làm
giàu tại Nhà máy Tuyển quặng apatit Lào Cai. Sau khi tuyển nổi, hàm lượng
quặng tinh P
2
O
5
đạt trên 32% cũng được sử dụng để sản xuất phân bón. Một
lượng nhỏ quặng apatit tại Lào Cai cũng được sử dụng trực tiếp để sản xuất phốt
pho vàng. Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit
(apatit-dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản
xuất phân bón chứa lân ở nước ta. Về trữ lượng thuộc thành hệ apatit-dolomit có
trữ lượng lớn nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai.
Mỏ apatit Lào Cai có chiều dày 200m, rộng từ 1-4km chạy dài 100 km nằm
trong địa phận Việt Nam, từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc,
giáp biên giới Trung Quốc.

Dựa vào sự hình thành và thành phần vật chất nên trong khoáng sàng
apatit Lào Cai phân chia ra 4 loại quặng khác nhau.
- Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc phần không
phong hóa của tầng quặng KS5 hàm lượng P
2
O
5
chiếm khoảng từ 28-40%.
- Quặng loại II: Là quặng apatit-dolomit thuộc phần chưa phong hóa của
tầng quặng KS5 hàm lượng P
2
O
5
chiếm khoảng 18-25%.
- Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh thuộc phần phong hóa của tầng
dưới quặng KS4 và trên quặng KS6 và KS7, hàm lượng P
2
O
5
chiếm khoảng từ
12-20%, trung bình khoảng 15%.
- Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit thuộc phần chưa phong
hóa của tầng dưới quặng KS4 và các tầng trên quặng KS6 và KS7 hàm lượng
P
2
O
5
khoảng 8-10%.
5
Xuất phát từ điều kiện tạo thành của tầng quặng và dựa vào kết quả phân

tích thành phần vật chất, vị trí phân bố , đặc tính cơ lý và công nghệ , quặng
apatit Lào cai được chia làm 2 kiểu: kiểu quặng apatit nguyên sinh và kiểu apatit
phong hoá. Các tầng cốc san được chia làm 2 đới: đới phong hoá hoá học và đới
chưa phong hoá hoá học.
Quặng apatit loại 3 Lào Cai là quặng apatit- thạch anh nằm trong đới
phong hoá thuộc các KS4 và KS6,7 có chứa 12,20% P
2
O
5
.
Quặng apatit loại 3 là quặng phong hoá (thứ sinh) được làm giầu tự nhiên
nên quặng mền và xốp hơn quặng nguyên sinh
Đây chính là đất đá thải trong quá trình khai thác quặng apatit loại 1 và là
nguyên liệu cho nhà máy tuyển quặng apatit loại 3 Lào Cai.
Hiện nay việc cung ứng quặng apatit cho các nhà máy sản xuất phân supe
phot phat tại Việt Nam chủ yếu đến từ Công ty Apatit Việt Nam.
2. Axít Sunfuríc
Trong công nghệ sản xuất phân supe phốt phát, axit sunfuric là nguyên
liệu rất quan trọng.
*Axit sunfuric đưa vào để sản xuất phân supe phot phat phải thỏa mãn các yếu
tố cơ bản sau[1,trang 44]
- Có nồng độ axit thích hợp, thưởng từ 58% đến 68% tùy vào nhiệt độ môi
trường
- Lượng axit thực tế đưa vào phản ứng cao hơn lý thuyết từ 5% - 10%
- Nhiệt độ ban đầu của axit vào khoảng 55
o
C – 60
o
C, tùy theo nhiệt độ môi
trường.

Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric trên thế giới được sản xuất từ các
nguồn nguyên liệu khác nhau như sau:
- Đi từ lưu huỳnh: 65%
- Đi từ khí thải của ngành luyện kim (như SO
2
, H
2
S, ): 23%
- Đi từ quặng pirit: 9%
6
- Đi từ các nguồn khác: 3%
*Một số nguồn cung ứng axit sunfuric trong nước :
- Nhà máy Super lân Long Thành thuộc Công ty phân bón miền Nam: Sản
xuất axít sulfuric 80.000 tấn/năm, giúp nhà máy chủ động nguyên liệu để đưa
sản lượng phân lân các loại từ 100.000 tấn trước đây lên 200.000 tấn. Nguồn
nguyên liệu sản xuất axít sulfuric là các quặng sunfua sắt.
- Nhà máy Supe Lâm Thao: sử dụng nguyên liệu pyrit trong nước và giảm
triệt để chất thải gây ô nhiễm (như khói bụi, SO
2
và axít). Nguồn nguyên liệu là
quặng pyrit (của công ty Giáp Lai, Việt Nam) phối trộn lưu huỳnh hóa lỏng nhập
khẩu.
3. Các loại nguyên liệu khác
Than : Quá trỉnh sản xuất supe phốt phát sử dụng lượng lớn than đá để làm
tăng nhiệt độ trong một số quá trình. Nguồn cung ứng than chủ yếu là từ trong
nước.
Khí amôniắc : Khí amôniắc được sử dụng làm chất trung hòa H
3
PO
4

tự do
trong supe thành phẩm.
Sữa vôi : huyền phù của vôi tôi (Ca(OH)
2
) trong nước, được sửa dụng để
xử lý nước thải.
C. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SUPE PHỐT PHÁT
1. Phương pháp axít sản xuất supe phốt phát
*Đặc điểm của supe phốt phát
Supe phốt phát là một loại phân lân tên thương mại gọi là phân supe có
chứa hàm lượng dinh dưỡng P
2
O
5
hòa tan trong nước là chủ yếu. Còn có thêm
một ít P
2
O
5
tan được trong xitrat amôn hoặc axít xitric gọi chung là P
2
O
5
hữu hiệu
của supe.
7
Tùy theo hàm lượng P
2
O
5

trong sản phẩm có thể phân supe phốt phát
thành:
- Supe phốt phát đơn : có chứa P
2
O
5
hữu hiệu tổng cộng nhỏ hơn hoặc bằng
19%
- Supe phốt phát kép : chứa hàm lượng P
2
O
5
cao gấp đôi supe phót phát đơn
Trong cả hai loại phân bón supe đơn và kép đều có chứa một phần P
2
O
5
không
bị phân hủy của nguyên liệu, một phần nước chưa bay hơi cùng một phần H
3
PO
4

chưa phân hủy hết gọi là P
2
O
5
tự do trong sản.
Nếu tính hàm lượng P
2

O
5
do tổng nguyên liệu mang vào thì P
2
O
5
đó được
gọi là P
2
O
5
tổng. Mối quan hệ giữa P
2
O
5
tổng, P
2
O
5
tự do và P
2
O
5
hữu hiệu tùy
thuộc lượng axít.
2. Cơ sở hóa lý của quá trình sản xuất supe phốt phát , đặc trưng của quá
trình
Phản ứng tổng quát để chế tạo supe phốt phát có hàm lượng dinh dưỡng
thấp từ quặng apatit (floapatit) và axít H
2

SO
4
là
2Ca
5
F(PO
4
)
3
+ 7H
2
SO
4
+ 3H
2
O = 3Ca(H
2
PO
4
)
2
.H
2
O + 7CaSO
4
.0,5H
2
O + 2HF
Thực chất phản ứng xảy ra theo 2 giai đoạn
Giai đoạn 1 : Ca

5
F(PO
4
)
3
+ 5H
2
SO
4
+2,5H
2
O = 3 H
3
PO
4
+ 5CaSO
4
.0,5 H
2
O + HF
+ Q
Giai đoạn 2: Ca
5
F(PO
4
)
3
+ 7H
3
PO

4
+5 H
2
O = 2 Ca(H
2
PO
4
)
2
.H
2
O + HF + Q
Như vậy khi đạt được cân bằng thì sẽ tồn tại H
3
PO
4
và 2Ca(H
2
PO
4
)
2
và
CaSO
4
và H
2
O – Vì hàm lượng của CaSO
4
trong dung dịch nhỏ( Chủ yếu nằm ở

dạng rắn) có thẻ bỏ qua. Do vậy có thể coi tập hợp các hợp chất trên là hệ bậc 3
muối nước CaO- P
2
O
5
- H
2
O cùng tồn tại.
8
Ca(H
2
PO
4
)
2
.H
2
O là một muối tan không tương hợp nên khi tác dụng với
nước nó sẽ phân hủy thành H
3
PO
4 và
một muối phốt phát có tính kiềm hơn để về
đến muối trung tính theo các phản ứng sau :
Ca(H
2
PO
4
)
2

.H
2
O + H
2
O = CaHPO
4
+ H
3
PO
4
3CaHPO
4
+ H
2
O = Ca
3
(PO
4
)
3
+ H
3
PO
4
Mức độ phân hủy tùy thuộc vào hàm lượng tương đối của muối và nước.
Sự phụ thuộc của mức độ phân hủy đó được biểu diễn tại biểu đồ sau
Sự phân hủy của Ca(H
2
PO
4

)
2
.H
2
O bởi nước ở 80°C[1,trang 42]
m: tỉ lệ khối lượng gam muối trên 100 gam nước
9
3. Công nghệ sản xuất supe phốt phát đơn
3.1 Xử lý sơ bộ quặng apatít
Quặng apatít sau khi khai thác thường có độ ẩm cao ( 10 ÷ 15%). Quặng
sau khi được nghiền có kích thước nhỏ hơn 200 x 200 mm được đưa vào máy
sấy. Độ ẩm quặng sau khi ra khỏi thiết bị sấy vào cỡ khoảng 1 ÷ 1.5%, sau đó
được nghiền mịn ( kích thước < 0,16 mm)[1, trang 64].
3.2 Giai đoạn 1
Khi bắt đầu trộn, H
2
SO
4
khuếch tán vào hạt apatít và xuất hiện phản ứng
trên bề mặt hạt:
Ca
5
F(PO
4
)
3
+ 5H
2
SO
4

+2,5H
2
O = 3H
3
PO
4
+ 5CaSO
4
.0,5H
2
O + HF + Q
Phản ứng xảy ra ngay khi trộn phốt phát và axít H
2
SO
4
trong khoảng thời
gian dưới 60 phút[2]. Canxi sun phát ở dạng CaSO
4
.0,5H
2
O rồi nhanh chóng
chuyển về dạng khan ổn định vì đang có nhiệt độ cao và nồng độ P
2
O
5
lớn.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và %P
2
O
5

đến sự kết tinh của canxi sunphát [1,trang 45]
Mức độ phân hủy quặng phốt phát phụ thuộc vào nồng độ H
2
SO
4
ban đầu.
Sự phụ thuộc này thể hiện ở đồ thị sau
10
Sự phụ thuộc mức độ phân hủy quặng vào nồng độ axít H
2
SO
4
[1,trang 46]
Từ đồ thị cho thấy : ban đầu khi tăng nồng độ H
2
SO
4
, tốc độ phân hủy
tăng, đến khi trong dung dịch bão hòa canxi sunphát và kết tinh lại tao thành
màng CaSO
4
.0,5H
2
O trên bề mặt hạt ngăn cản sự khuếch tán của axít[2,trang 68].
Kết quả là vận tốc và tốc độ phân hủy bị chậm lại. Trên đồ thị có hai cực đại và
một cực tiểu nằm giữa. Vị trí của chúng phụ thuộc vào dạng nguyên liệu, tỷ số
rắn trên lỏng, nhiệt độ , thời gian và các yếu tố liên quan khác.
Nếu sử dụng axít có nồng độ thấp để phân hủy quặng thì sẽ có tốc độ và
mức phân hủy cao. Tuy nhiên trên thực tế lại không thể ứng dụng được vì nồng
độ axít thấp đồng nghĩa với việc lượng nước sử dụng sẽ lớn, sản phẩm thu được

sẽ ở dạng bùn nhão. Mặt khác, nếu phân hủy phốt phát bằng axít có nồng độ cao
thì pha lỏng sẽ nhanh chóng bị bão hòa, canxi sunphát sẽ tạo thành lớp kết tinh
mịn phủ lên bề mặt của phốt phát. Phản ứng sẽ không thực hiện được và làm sản
phẩm xấu, không tơi xốp và bị dính bết.
Trong thực tế, người ta thường dùng nồng độ axít tương ứng với cực đại
thứ hai của đồ thị ( 62 ÷ 68%)[2,trang 68].
Nhiệt độ axít cũng ảnh hưởng tới quá trình phân hủy của quặng phốt phát.
Thông thường nhiệt độ axít được xác định tùy thuộc vào nồng độ, cụ thể, với axít
61% là 65 ÷ 75°C ; với axít 64 ÷ 68 % là 50 ÷ 60°C[1, trang 47].
Thành phần pha lỏng của khối supe phốt phát cũng có ảnh hưởng lớn đến
chiều hướng và tốc độ của quá trình hình thành các sản phẩm trung gian. Thời
11
gian lưu lại của bùn trong thiết bị tùy thuộc vào thành phần của pha lỏng tại thời
điểm bắt đầu tác dụng của các chất phản ứng.
Việc cung cấp quặng phốt phát và axít H
2
SO
4
vào liên tục , đồng thời bùn
tạo thành không ngừng chảy qua một tấm chắn sẽ giữ cho bùn trong thùng có thể
tích không đổi. Thời gian lưu lại bùn trong thùng hỗn hợp phải đảm bảo bùn
không bị đặc sệt làm mất độ linh động và khó chảy xuống thùng hóa thành.
Nếu nồng độ axít H
2
SO
4
càng cao, mức độ phân hủy apatit càng lớn cần
thiết phải duy trì tỉ số H
2
SO

4
: H
3
PO
4
trong bùn chảy ra phải càng nhỏ để không
tạo thành vỏ canxi sunphát mịn bám trên các hạt phốt phát.
Ngoài ra, các thành phần tạp chất lẫn trong quặng cũng làm tăng tiêu hao
axít và giảm hàm lượng P
2
O
5
.
3.3 Giai đoạn 2
Trong giai đoạn 2, quặng Ca
5
F(PO
4
)
3
bị phân hủy bởi axít H
3
PO
4
và tạo
ra Ca(H
2
PO
4
)

2
.H
2
O.
Ca
5
F(PO
4
)
3
+ 7H
3
PO
4
+ 5 H
2
O = 2 Ca(H
2
PO
4
)
2
.H
2
O + HF + Q
Ban đầu phản ứng xảy ra rất nhanh. Khi nồng độ Ca(H
2
PO
4
)

2
.H
2
O tăng lên
thì phản ứng xảy ra chậm dần và càng chậm hơn khi pha lỏng bão hòa canxi phốt
phát (mônô và đicanxi phốt phát). Quá trình này xảy ra ở giai đoạn cuối của việc
ủ supe phốt phát trong thùng hóa thành và ủ supe phốt phát trong kho. Muốn
thúc đẩy tốc độ quá trỉnh ủ ở kho có thể tiến hành làm lạnh và bốc hơi nước supe
hoặc tăng cường sự kết tinh mônô canxi phốt phát và tăng tốc độ phản ứng bằng
cách tăng nồng độ H
3
PO
4
trong dung dịch. Ngoài ra phải tiến hành đảo trộn supe
trong kho thường xuyên.
Một điểm cần lưu ý là supe phốt phát rắn hút ẩm vì có một lượng nhỏ
H
3
PO
4
tự do có áp suất hơi nước trên đó nhỏ hơn so với áp suất hơi nước trên
dung dịch mônô canxi phốt phát. Hơi ẩm hút vào sẽ hòa tan một lượng nhỏ mônô
canxi phốt phát và phân hủy thành đicanxi phốt phát và axít H
3
PO
4
. Lượng
H
3
PO

4
tăng lên càng làm tăng độ hút ẩm của sản phẩm, dễ gây ra hiện tượng kết
khối, dính bết hay ăn mòn các cơ cấu vận chuyển, bao bì … Muốn giải quyết
tình trạng trên ta có thể trung hòa axít tự do có trong supe phốt phát bằng cách
12
trộn với chất trung hòa dễ phân hủy như : bột xương nghiền nhỏ, phốtphorít, đá
vôi, phốt phát đã khử flo, amoniắc thể khí… Trong thực tế sản xuất, khí amôniắc
thường được lựa chọn để trung hòa axít tự do.
3.4 Tạo supe phốt phát hạt
Supe sản phẩm muốn tạo được thành hạt phải thông qua quá trình trung
hòa kỹ càng và có độ ẩm(2.5 ÷ 3%) thì mới tạo được thành dạng hạt. Supe phốt
phát được đưa về dạng hạt mới đưa vào sử dụng vì những ưu điểm của nó so với
supe dạng bột. Nếu bón trực tiếp Supe dạng bột vào đất, sẽ xảy ra hiện tượng
thoái giảm P
2
O
5
do các tác nhân sinh lý hóa học trong đất. Việc tiến hành tạo hạt
supe phốt phát nhằm giảm diện tích tiếp xúc của phân bón với đất trồng, tránh
bớt hiện tượng thoái giảm P
2
O
5
.
3.5 Sơ đồ công nghệ
4. Dây chuyền công nghệ sản xuất supe phốt phát đơn theo phương pháp
liên tục và các thiết bị chủ yếu
Gia công quặng apatít
Trộn nguyên liệu
Hóa thành supe

phốt phát
Ủ
Tạo hạt
Axít
H
2
SO
4
Bụi
Khí thải
Khí thải
Khí thải
Thành phẩm
Quặng
apatít
13
4.1 Dây chuyền sản xuất
[1, trang 61]
1. Lò đốt than 12. Thùng sấy 23,24. Thùng chứa
axít.nước
2,6,21,33. Quạt gió 13. Lọc bụi 25. Thùng trộn
3. Động cơ 14. Phân ly hạt 26. Thùng hóa thành
4. Hộp tháo apatít đã
sấy
15,18,30. Xyclon thu
hồi bụi
28. Bể chứa axít
5,8,9,19,25. Băng tải
quặng sấy
16. Phễu cáp quặng 29. Bể hấp thụ khí flo

7. Máy nghiền bi 17. Bộ phận phân ly hạt 31. Ống khói
10. Cầu cẩu 20. Tổ hợp lọc bụi 32. Bơm huyền phù
11. Bunke chứa quặng 22. Thùng nguyên liệu 35. Lắng huyền phù
14
4.2 Các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất supe phốt phát đơn
4.2.1 Máy sấy thùng quay
* Cấu tạo máy sấy
Buồng sấy hình trụ nằm ngang. Vỏ máy bằng thép, có bọc lớp vật liệu
cách nhiệt. Buồng sấy được đặt 1 góc nghiêng 4 ÷ 5° so với chiều ngang để
quặng chuyển từ đầu đến cuối buồng. Thùng quay nhờ hệ thống băng đai truyền
động trực tiếp từ mô tơ điện có công suất lớn và có một hệ thống cấp nhiệt để
sấy apatít . Mặt trong của thùng sấy có các cánh đảo lắp nghiêng.
*Nguyên lý hoạt động
Khí nóng được cung cấp nhờ đốt than, nhiệt độ sau khi ra khỏi đỉnh lò
khoảng 850 ÷ 900°C. Trước khi đưa vào thùng sấy, khí được trộn với không khí
để hạ thấp nhiệt độ xuống dưới 700°C. Khí đi cùng chiều với quặng trong thùng
sấy nhờ hệ thống quạt hút và có nhiệt độ 100 ÷ 110°C
4.2.2 Máy nghiền quặng
*Cấu tạo máy nghiền bi
Buồn nghiền là thùng rỗng có chưa bi( bằng kim loạn, có độ bền cao,
đường kính 30 ÷ 60 mm ) và quặng cần nghiền. Vỏ thùng được làm bằng thép,
bên trong có lót chống mài mòn và chống ồn. Thùng quay được nhờ động cơ
điện và hệ thống bánh răng truyền động
*Nguyên lý hoạt động
Quặng sau khi ra khỏi thùng sấy (có độ ẩm nhỏ hơn 1,5%) được chuyển
sang máy đập búa đập nhỏ đến cỡ 15 ÷ 30 mm rồi mới được đưa vào máy nghiền
bi. Khi thùng quay, quặng và bi chịu tác động của lực li tâm được nâng lên một
độ cao rồi rơi xuống va đập vào nhau, nghiền quặng thành hạt nhỏ.
15
4.2.3 Thùng trộn

*Cấu tạo thùng trộn
[1, trang 64]
Vỏ ngoài thùng là thép, trong có lớp lót bằng vật liệu chịu ăn mòn axít và
mài mòn.
*Nguyên lý hoạt động
Hỗn hợp axít và apatít được đưa vào thùng thông qua cửa. Tại đây, bùn
được lưu lại trong thùng trộn 2 ÷ 4 phút. Bùn linh động được đẩy từ cửa nạp ra
khỏi thùng nhờ hệ thống cánh khuấy.
16
4.2.4 Phòng hóa thành
*Cấu tạo phòng hóa thành
[1,trang 65]
1. Sàn bê tông 7. Bộ phận làm kín
2. Vỏ trụ thùng quay 8. Ống trung tâm
3. Bánh răng 9. Cửa tháo sản phẩm
4. Bộ giảm tốc 10. Tấm ngăn
5. Mô tơ 11. Gường dao cắt
6. Nắp bê tông 12. Bộ điều chỉnh gường dao cắt
Vỏ phòng hóa thành được làm bằng thép dày 10mm, một lớp bê tông cốt
thép dày 100mm, tiếp đến là gạch chịu axít xây bằng vữa bền trong axít dày
100mm. Trong cùng là lớp nhựa epoxy dày 5mm.
*Nguyên lý hoạt động
Thùng quay xung quanh ống trung tâm (nhờ hệ thống truyền động phía
dưới đáy thùng ) với tốc độ khoảng 90 ÷ 135 phút/1 vòng. Bùn được chảy từ
thùng trộn sang thùng hóa thành qua cửa nạp liệu và được lưu lại trong khoảng
từ 1,5 đến 2,5 giờ. Chiều cao supe trong phòng hóa thành chiếm khoảng 2/3
chiều cao làm việc của phòng. Nhiệt độ supe trong phòng hóa thành 100 ÷
115°C. Khi phòng hóa thành quay, bộ phận dao cắt quay ngược chiều với phòng,
supe được cắt nhỏ và gạt vào ống trung tâm. Sau công đoạn ở phòng hóa thành,
supe được đưa qua băng tải chuyển qua máy đánh tơi và đưa về kho ủ.

17
5. Các chất thải từ quá trình sản xuất Supe phốt phát
5.1 Khí thải
Bụi : bụi được thải ra chủ yếu trong quá trình xử lý sơ bộ đối với quặng
apatít. Công đoạn đập và nghiền nhỏ quặng sinh ra lượng bụi lớn. Chủ yếu bụi
trong sản xuất supe phốt phát được lọc quá máy xyclon.
Ngoài ra, quá trình sản xuất supe phốt phát cũng cần một lượng nhiệt lớn.
Nguồn nhiệt này chủ yếu được cung cấp nhờ các lò đốt than nên sẽ sinh ra rất
nhiều khí thải như CO, CO
2
,SO
2
…
Khí thải chủ yếu của quá trình là HF và SiF
4
. Khi tiến hành phân giải
quặng photphat bằng axit sunfuric, có khoảng 40% lượng flo thoát vào pha khí,
lượng còn lại nằm trong sản phẩm phân bón. Khí thải của quá trình sản xuất
supephotphat đơn chứa 10 - 30g/m
3
SiF
4
[4], khi hấp thụ bằng nước sẽ tạo thành
SiO
2
và dung dịch H
2
SiF
6
10 - 15%. Các khí này rất độc hại và có ảnh hương xấu

đến con người. Tuy nhiên, chúng có thể được hấp thụ để điều chế sản phẩm phụ
là Na
2
SiF
6
. Natri flosilicat (Na
2
SiF
6
) được dùng làm thuốc trừ sâu, trong công
nghiệp xi măng nếu dùng natri flosilicat làm phụ gia sẽ giảm được nhiệt độ nung,
dùng trong công nghiệp men gốm, sứ. Ngoài ra còn được dùng làm nguyên liệu
đầu để sản xuất các sản phẩm chứa flo khác như NaF, Na
3
AlF
6

5.2 Nước thải
Trong quá trình sản xuất supe phốt phát, nước thải chủ yếu đến từ quá
trình xử lý khí Flo. Lượng nước thải này thường được xử lý bằng sữa vôi và thải
trực tiếp ra ngoài môi trường.
5.3 Chất thải rắn
Chất thải rắn của quá trình sản xuất supe phốt phát có từ việc đốt than, tạo
ra một lượng lớn xỉ. Tuy nhiên lượng xỉ này ít nguy hại đến môi trường và sức
khỏe con người, thường được tái sử dụng vào các mục đích khác.
18
D. NHẬN XÉT CHUNG
1. Về công nghệ
Công nghệ sản xuất supe phốt phát đơn mà nhóm tiểu luận chúng em đề
cập trên đây được thực hiện dựa trên phương pháp liên tục. Đây là phương pháp

được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới hiện nay.
Ưu điểm của phương pháp là qui trình sản xuất không đòi hỏi các điều kiện nhiệt
độ, áp suất lớn; số lượng chất thải hạn chế, chủ yếu là khí thải. Các cải tiến
trong qui trình này chủ yếu tập trung vào việc nâng cao hiệu suất thông qua việc
cải tiến máy móc. Vấn đề lớn nhất trong phương pháp sản xuất này là việc bùn
nhão được đưa về dạng hạt rắn. Giải pháp chủ yếu cho vấn đề là thiết kế thùng
trộn thích hợp và tính toán chính xác thời gian lưu lại của bùn.
Ngoài ra còn có các phương pháp như tuần hoàn, nửa liên tục … nhưng
không đạt được hiệu quả cao và kém phương pháp liên tục về nhiều mặt nên ít
được áp dụng trong thực tế.
2. Về phân bón supe phốt phát
Supe phốt phát có nhiều ưu điểm như ;cho hiệu quả tốt, ít bị rửa trôi , dễ
hòa tan vào nước thuận tiện cho việc bón và có thể sự dụng trong bón thúc , bón
lót. Tuy nhiên việc sử dụng supe phốt phát cũng có một số nhược điểm nhất
định.
Đầu tiên có thể kể đến việc làm chết các hạt giống non đang nẩy mầm.
Giống như các loại phân bón hòa tan khác, supe phốt phát có ảnh hưởng xấu đến
hạt giống. Để tránh điều này thì phân bón thường được reo riêng.
Lượng Flo chứa trong supe phốt phát có thể gây hại đến các động vật ăn
cỏ. Để đảm bảo an toàn cho chăn nuôi thì người ta thường đợi mưa rửa trôi phân
bón dư rồi mới cho gia súc ăn.
Thêm một vấn đề nữa là trong quặng apatít có chứa một lượng Cadmi(Cd)
nhất định. Chất này rất độc hại với con người và việc loại bỏ triệt để nó trong
quá trình sản xuất supe phốt phát gặp rất nhiều khó khăn.
Cuối cùng, lượng supe phốt phát dư thừa thường được rửa trôi đi và hòa
vào các dòng nước, gây hại cho các sinh vật dưới nước. Để giải quyết vấn đề môi
trường này thì việc tính toán lượng phân bón để tránh việc dư thừa là hết sức cần
thiết.
19